KR20230110186A - 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법 - Google Patents

이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법 Download PDF

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요시타카 마츠마사
도모카즈 야마나카
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프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

전극 탭과 집전체가 용접된 부위에 있어서, 전극 탭과 집전체 사이에 보이드가 발생하는 것을 억제한다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법은, 전극 탭을 갖는 전극체와, 상기 전극 탭을 통해 상기 전극체와 전기적으로 접속된 집전체를 구비하는 이차 전지의 제조 방법이다. 이 제조 방법은, 투명 재료와 상기 집전체 사이에 상기 전극 탭을 끼워 넣은 후, 해당 투명 재료를 관통하도록 레이저를 조사하여 상기 전극 탭과 상기 집전체를 용접하는 것을 포함한다.

Description

이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 개시는, 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지는, 예를 들어 전극 탭을 갖는 전극체와, 해당 전극 탭을 통해 전극체와 전기적으로 접속된 집전체를 갖고 있다. 전극 탭과 집전체는, 예를 들어 레이저 용접에 의해 접합되는 경우가 있다. 일본 특허 출원 공개 2019-67570호 공보, 일본 특허 출원 공개 2019-61949호 공보, 및 일본 특허 출원 공개 2014-136242호 공보에서는, 이러한 레이저 용접에 있어서, 관통 구멍이 마련된 용접용 지그를 사용하는 것이 개시되어 있다. 이들 공보의 레이저 용접에서는, 전극 탭과 집전체를 중첩한 후, 집전체와 중첩된 전극 탭 위에 용접용 지그를 배치하여 전극 탭을 압박한다. 그리고, 용접용 지그의 관통 구멍의 내부에 레이저를 조사함으로써, 전극 탭과 집전체를 접합(용접)하고 있다.
일본 특허 출원 공개 2019-67570호 공보 일본 특허 출원 공개 2019-61949호 공보 일본 특허 출원 공개 2014-136242호 공보
그런데, 본 발명자들은, 전극 탭과 집전체가 용접된 부위에 있어서, 전극 탭과 집전체 사이에 보이드(용접 불량 개소)가 발생하는 것을 억제하고 싶다고 생각하였다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법은, 전극 탭을 갖는 전극체와, 상기 전극 탭을 통해 상기 전극체와 전기적으로 접속된 집전체를 구비하는 이차 전지의 제조 방법이다. 이 제조 방법은, 투명 재료와 상기 집전체 사이에 상기 전극 탭을 끼워 넣은 후, 해당 투명 재료를 관통하도록 레이저를 조사하여 상기 전극 탭과 상기 집전체를 용접하는 것을 포함한다.
이러한 구성의 제조 방법에서는, 투명 재료와 집전체 사이에 전극 탭이 끼워 넣어진 후, 투명 재료를 관통하도록 레이저가 조사되어 집전체와 정극 탭이 용접된다. 투명 재료와 집전체 사이에 전극 탭이 끼워 넣어짐으로써, 집전체에 겹쳐진 전극 탭 상에 투명 재료가 배치되어, 집전체에 전극 탭이 간극 없이 겹쳐진다. 그리고, 투명 재료를 관통하도록 레이저가 조사됨으로써, 간극 없이 겹쳐진 집전체에 전극 탭을 레이저 용접할 수 있다. 이에 의해 전극 탭과 집전체의 용접부에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법의 바람직한 일 양태에서는, 상기 전극체는, 상기 전극 탭을 복수 구비하고 있다. 이 양태는, 복수의 상기 전극 탭을 중첩한 상태에서, 상기 집전체와 상기 투명 재료 사이에 끼워 넣는다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭과 집전체의 용접부에 있어서의 보이드 발생 억제 효과가 보다 잘 실현될 수 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법의 다른 바람직한 일 양태에서는, 상기 용접에 있어서, 상기 투명 재료를 사용하여 100N 이상의 압력으로 상기 전극 탭을 압박한 상태에서 레이저를 조사한다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭과 집전체의 용접부에 있어서의 보이드 발생 억제 효과가 보다 잘 실현될 수 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법의 다른 바람직한 일 양태에서는, 상기 투명 재료의, 상기 전극 탭과의 접촉면의 직경은, 상기 레이저의 조사 직경보다도 크다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭과 집전체의 용접부에 있어서의 보이드 발생 억제 효과가 보다 잘 실현될 수 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법의 다른 바람직한 일 양태는, 상기 용접 후, 상기 투명 재료의 상기 전극 탭과의 접촉면을 세정하는 것을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭과 집전체의 용접부에 있어서의 보이드 발생 억제 효과가 보다 잘 실현될 수 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법의 다른 바람직한 일 양태에서는, 상기 투명 재료로서, 800℃ 이상의 융점을 갖는 투명 재료가 사용된다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭과 집전체의 보다 안정적인 레이저 용접이 실현될 수 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 제조 방법의 다른 바람직한 일 양태에서는, 상기 투명 재료로서, 결정화 유리, 석영 유리, 불화바륨 유리, 불화칼슘 유리, 또는 사파이어 유리가 사용된다. 이러한 투명 재료는, 여기에서 개시되는 기술의 효과를 실현하기 위해서, 적합하다.
또한, 전극 탭을 갖는 전극체와, 상기 전극 탭을 통해 상기 전극체와 전기적으로 접속된 집전체를 구비하는 이차 전지가 개시된다. 이 이차 전지에서는, 상기 전극 탭은, 상기 집전체에 레이저 용접되어 있다. 상기 전극 탭과 상기 집전체의 용접부에서는, 상기 전극 탭과 상기 집전체가, 간극 없이 겹쳐진 상태에서 용접되어 있다. 이러한 구성의 이차 전지에서는, 전극 탭과 집전체의 용접부에 있어서의 보이드의 발생이 억제되어 있다.
여기서 개시되는 이차 전지의 바람직한 일 양태에서는, 상기 전극체는, 상기 전극 탭을 복수 구비하고 있다. 복수의 상기 전극 탭은, 중첩된 상태에서 상기 집전체에 용접되어 있다. 이러한 구성의 이차 전지에서는, 전극 탭과 집전체의 용접부에 있어서의 보이드의 발생이 보다 잘 억제되어 있다.
도 1은, 이차 전지(100)의 분해 사시도이다.
도 2는, 이차 전지(100)의 부분 단면도이다.
도 3은, 도 2의 III-III 단면도이다.
도 4는, 전극 탭과 집전체의 접합을 설명하는 평면도이다.
도 5는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접을 설명하는 모식도이다.
도 6은, 용접부(91)의 근방의 단면도이다.
도 7은, 실시예의 SEM 관찰 상이다.
도 8은, 비교예의 SEM 관찰 상이다.
이하, 여기서의 개시의 일 실시 형태를 설명한다. 여기서 설명되는 실시 형태는, 당연히 개시를 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 각 도면은 모식적으로 그려져 있고, 반드시 실물을 반영하고 있지는 않다. 또한, 수치 범위를 나타내는 「A 내지 B」 등의 표기는, 특별히 언급되지 않는 한에 있어서 「A 이상 B 이하」를 의미함과 함께, 「A를 상회하고, 또한, B를 하회한다」의 의미도 포함한다. 또한, 이하에 설명하는 도면에 있어서, 동일한 작용을 발휘하는 부재, 부위에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다.
본 명세서에 있어서 「이차 전지」란, 전해질을 통해 한 쌍의 전극(정극과 부극) 사이에서 전하 담체가 이동함으로써 충방전 반응이 발생하는 축전 디바이스 일반을 말한다. 이러한 이차 전지는, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등의 소위 축전지 외에, 전기 이중층 캐패시터 등의 캐패시터 등도 포함한다. 이하에서는, 상술한 이차 전지 중, 리튬 이온 이차 전지를 예로 하여, 여기에서 개시되는 이차 전지 및 해당 이차 전지의 제조 방법의 실시 형태를 설명한다. 여기에서의 개시는, 특별히 언급되지 않는 한에 있어서, 리튬 이온 이차 전지에 한정되지 않고, 다른 이차 전지에도 적용될 수 있다.
도 1은, 이차 전지(100)의 분해 사시도이다. 도 2는, 이차 전지(100)의 부분 단면도이다. 도 2에서는, 대략 직육면체의 전지 케이스(10)의 편측의 광폭면(12b)을 따라 내부를 노출시킨 상태의 부분 단면도가 모식적으로 그려져 있다. 도 3은, 도 2의 III-III 단면도이다. 도 3에서는, 대략 직육면체의 전지 케이스(10)의 편측의 협폭면(12c)을 따라 내부를 노출시킨 상태의 부분 단면도가 모식적으로 그려져 있다. 도 1에 도시된 이차 전지(100)는, 전극체(20)가 수용된 전지 케이스(10)가 밀폐된, 소위 밀폐형 전지이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이차 전지(100)는, 전지 케이스(10)와, 전극체(20)를 갖고 있다.
전극체(20)는, 이차 전지(100)의 발전 요소이다. 도 1 내지 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전극체(20)는, 절연 필름(29)으로 덮인 상태에서, 전지 케이스(10)에 수용되어 있다. 전극체(20)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 정극 요소로서의 정극 시트(21)와, 부극 요소로서의 부극 시트(22)와, 시트상의 세퍼레이터(23)를 구비하고 있다. 세퍼레이터(23)는, 정극 시트(21)와 부극 시트(22) 사이에 배치되어 있다. 정극 시트(21)와, 부극 시트(22)와, 세퍼레이터(23)는, 각각 긴 띠상의 부재이다.
정극 시트(21)는, 예를 들어 긴 띠상의 정극 집전박(21a)(예를 들어, 알루미늄박)과, 정극 집전박(21a)의 양면에 형성된 정극 활물질층(21b)을 갖고 있다. 정극 활물질층(21b)은, 이 실시 형태에서는, 정극 집전박(21a)에 일정한 폭으로 형성되어 있다. 정극 활물질층(21b)은, 예를 들어 정극 활물질을 포함한다. 정극 활물질은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에서는, 리튬 전이 금속 복합 재료와 같이, 충전 시에 리튬 이온을 방출하고, 방전 시에 리튬 이온을 흡수할 수 있는 재료이다. 정극 활물질은, 일반적으로 리튬 전이 금속 복합 재료 이외에도 여러가지 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다. 정극 시트(21)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 정극 탭(21t)을 갖고 있다. 정극 탭(21t)은, 예를 들어 정극 집전박(21a)의 일부이고, 표면에 정극 활물질층(21b)이 형성되지 않은 활물질층 미형성부이다. 이 실시 형태에서는, 정극 탭(21t)은, 시트 짧은 변 방향의 하나의 단부로부터 돌출된, 직사각 형상의 부위이다. 도 2에 도시된 실시 형태에서는, 시트 긴 변 방향에 있어서, 복수의 정극 탭(21t)이 간헐적으로 마련되어 있다.
이 실시 형태에서는, 정극 활물질층(21b)과 정극 탭(21t)의 경계에, 정극 보호층(21p)이 형성되어 있다. 정극 보호층(21p)은, 여기에서는, 정극 탭(21t)의 돌출 방향에 있어서의 정극 활물질층(21b)의 단부에 형성되어 있고, 정극 탭(21t)과 인접하고 있다. 정극 보호층(21p)은, 예를 들어 알루미나 등의 무기 필러를 포함하는 층이다. 또한, 정극 보호층(21p)의 형성은 필수는 아니고, 다른 실시 형태에 있어서 생략할 수 있다.
부극 시트(22)는, 예를 들어 긴 띠상의 부극 집전박(22a)(예를 들어, 구리박)과, 부극 집전박(22a)의 양면에 형성된 부극 활물질층(22b)을 갖고 있다. 부극 활물질층(22b)은, 이 실시 형태에서는, 부극 집전박(22a)에 일정한 폭으로 형성되어 있다. 부극 활물질층(22b)은, 예를 들어 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에서는, 천연 흑연과 같이, 충전 시에 리튬 이온을 흡장하고, 충전 시에 흡장한 리튬 이온을 방전 시에 방출할 수 있는 재료이다. 부극 활물질은, 일반적으로 천연 흑연 이외에도 여러가지 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다. 부극 시트(22)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 부극 탭(22t)을 갖고 있다. 부극 탭(22t)은, 예를 들어 부극 집전박(22a)의 일부이고, 표면에 부극 활물질층(22b)이 형성되지 않은 활물질층 미형성부이다. 이 실시 형태에서는, 부극 탭(22t)은, 시트 짧은 변 방향의 하나의 단부로부터 돌출된, 직사각 형상의 부위이다. 도 2에 도시된 실시 형태에서는, 시트 긴 변 방향에 있어서, 복수의 부극 탭(22t)이 간헐적으로 마련되어 있다.
세퍼레이터(23)는, 예를 들어 소요의 내열성을 갖는 전해질이 통과할 수 있는 다공질의 수지 시트이다. 세퍼레이터(23)에 대해서도 여러가지 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 시트 짧은 변 방향(도 2에서는 협폭면(12c)을 따른 방향)에 있어서의 부극 활물질층(22b)의 폭은, 동일 방향에 있어서의 정극 활물질층(21b)의 폭보다도 크다. 시트 짧은 변 방향에 있어서의 세퍼레이터(23)의 폭은, 부극 활물질층(22b)의 폭보다도 크다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 정극 탭(21t) 및 부극 탭(22t)은, 세퍼레이터(23)로부터 비어져 나오도록, 필요한 길이를 구비하고 있다. 이 실시 형태에서는, 정극 탭(21t) 및 부극 탭(22t)은, 시트 짧은 변 방향에 있어서 모두 동일한 측을 향해 있다. 정극 시트(21)와, 부극 시트(22)와, 세퍼레이터(23)는, 각각 긴 변 방향을 향하여 정렬되고, 차례로 겹쳐져서 권회되어 있다. 이 실시 형태에서는, 전극체(20)는, 소위 권회 전극체이다. 부극 활물질층(22b)은, 세퍼레이터(23)를 개재시킨 상태에서 정극 활물질층(21b)을 덮고 있다. 부극 활물질층(22b)은, 세퍼레이터(23)로 덮여 있다.
상술한 전극체(20)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 전지 케이스(10)의 케이스 본체(12)에 수용될 수 있도록, 권회 축을 포함하는 일 평면을 따른 편평한 상태로 된다. 그리고, 전극체(20)의 권회 축을 따라, 편측(여기서는 덮개(14)측)에 정극 탭(21t) 및 부극 탭(22t)이 배치되어 있다. 복수의 정극 탭(21t) 및 복수의 부극 탭(22t)은, 겹쳐진 상태에서, 동극의 집전체(33, 43)(후술)에 접속된다.
케이스 본체(12)는, 도 1 내지 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전극체(20)를 수용하고 있고, 전극체(20)를 수용하기 위한 개구(12h)를 갖고 있다. 케이스 본체(12)는, 일측면이 개구된 대략 직육면체의 각형 형상을 갖고 있다. 케이스 본체(12)는, 도 1 내지 3에 도시되어 있는 바와 같이, 대략 직사각형의 저면(12a)과, 한 쌍의 광폭면(12b)과, 한 쌍의 협폭면(12c)을 갖고 있다. 한 쌍의 광폭면(12b)은, 각각 저면(12a) 중 긴 변으로부터 세워져 있다. 한 쌍의 협폭면(12c)은, 각각 저면(12a) 중 짧은 변으로부터 세워져 있다. 개구(12h)는, 한 쌍의 광폭면(12b)의 긴 변과 한 쌍의 협폭면(12c)의 짧은 변으로 둘러싸여서 형성되어 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 케이스 본체(12) 및 후술하는 덮개(14)는, 경량화와 필요한 강성을 확보한다는 관점에서, 각각 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 알루미늄 합금으로 형성되어 있다.
또한 케이스 본체(12)는, 전극체(20)와 함께, 도시하지 않은 전해액을 수용하고 있어도 된다. 전해액으로서는, 비수계 용매에 지지염을 용해시킨 비수 전해액을 사용할 수 있다. 비수계 용매의 일례로서, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트 등의 카르보네이트계 용매를 들 수 있다. 지지염의 일례로서, LiPF6 등의 불소 함유 리튬염을 들 수 있다.
덮개(14)는, 케이스 본체(12)의 개구(12h)에 설치되어 있다. 그리고, 덮개(14)의 주연부가, 케이스 본체(12)의 개구(12h)의 테두리에 접합된다. 이러한 접합은, 예를 들어 간극이 없는 연속된 용접에 의하면 된다. 이러한 용접은, 예를 들어 레이저 용접에 의해 실현될 수 있다. 케이스 본체(12) 및 덮개(14)는, 전극체의 수용 수(하나 또는 복수. 이 실시 형태에서는 하나), 사이즈 등에 따른 크기를 갖고 있다. 덮개(14)에는, 도시는 생략하고 있지만, 예를 들어 주액 구멍과 가스 배출 밸브가 마련되어 있다. 주액 구멍은, 케이스 본체(12)에 덮개(14)를 접합한 후에 전해액을 주액하기 위한 것이다. 주액 구멍은, 밀봉 부재에 의해 밀봉된다. 가스 배출 밸브는, 이차 전지(100)의 내압이 소정값 이상으로 된 때에 파단되어, 이차 전지(100) 내의 가스를 외부로 배출하도록 구성된 박육부이다.
이 실시 형태에서는, 덮개(14)에는, 정극 단자(30)와, 부극 단자(40)가 설치되어 있다. 정극 단자(30)는, 외부 단자(31)와, 접속 부재(32)와, 집전체(33)를 구비하고 있다. 부극 단자(40)는, 외부 단자(41)와, 접속 부재(42)와, 집전체(43)를 구비하고 있다. 외부 단자(31) 및 외부 단자(41)는, 각각 외부 절연 부재(50)을 통해 덮개(14)의 외측에 설치되어 있다. 접속 부재(32) 및 집전체(33)와, 접속 부재(42) 및 집전체(43)는, 각 극측에 마련된 내부 절연 부재(60)를 통해 덮개(14)의 내측에 설치되어 있다. 접속 부재(32) 및 집전체(33)와, 접속 부재(42) 및 집전체(43)는, 덮개(14)의 내표면을 따라 배치되어 있다. 집전체(33)는, 정극 탭(21t)을 통해 전극체(20)의 정극 시트(21)에 접속되어 있다. 집전체(43)는, 부극 탭(22t)을 통해 전극체(20)의 부극 시트(22)에 접속되어 있다. 정극측의 외부 단자(31)와, 접속 부재(32)와, 집전체(33)는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이다. 부극측의 외부 단자(41)와, 접속 부재(42)와, 집전체(43)는, 예를 들어 구리 또는 구리 합금제이다.
정극 탭(21t)과, 부극 탭(22t)은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(14)의 긴 변 방향의 양측부에 각각 설치된 동극의 집전체(33, 43)에 각각 설치되어 있다. 전극체(20)는, 이와 같이 전극 탭을 통해 덮개(14)에 설치된 상태에서, 케이스 본체(12)에 수용되어 있다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 전극체(20)는, 폭이 넓은 직사각형 면(20a)이 케이스 본체(12)의 광폭면(12b)에 대향하도록, 케이스 본체(12)에 수용되어 있다. 또한, 집전체와 전극 탭의 접속에 관해서는, 나중에 더 설명한다.
이하, 정극측을 예로 들어, 이차 전지(100)에 있어서의 단자 구조, 및 전극체(20)와 덮개(14)의 접속을 상세하게 설명한다. 덮개(14)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 단자(31)를 설치하기 위한 설치 구멍(18)을 갖고 있다. 설치 구멍(18)은, 덮개(14)의 미리 정해진 위치에 있어서 덮개(14)를 관통하고 있다. 덮개(14)의 설치 구멍(18)에는, 외부 절연 부재(50)를 개재시켜서, 외부 단자(31)가 설치되어 있다.
정극의 외부 단자(31)는, 헤드부(31a)와, 축부(31b)를 구비하고 있다. 헤드부(31a)는, 덮개(14)의 외측에 배치되는 부위이다. 헤드부(31a)는, 설치 구멍(18)보다도 큰 대략 평판상의 부위이다. 축부(31b)는, 외부 절연 부재(50)를 통해 설치 구멍(18)에 장착되는 부위이다. 축부(31b)는, 헤드부(31a)의 대략 중앙부로부터 하방(도 2에서는, 케이스 본체(12)의 내측)으로 돌출되어 있다. 축부(31b)의 선단은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(14)의 내부에 있어서, 접속 부재(32)에 코킹되는 부위이다. 축부(31b)의 선단은, 덮개(14)의 설치 구멍(18) 및 접속 부재(32)의 관통 구멍(32a)에 삽입 관통된 상태에서 절곡되어, 접속 부재(32)에 코킹되어 있다.
외부 절연 부재(50)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(14)의 설치 구멍(18)의 내측면 및 덮개(14)의 외측 표면에 설치되는 부재이다. 외부 절연 부재(50)는, 덮개(14)와 외부 단자(31) 사이에 배치되고, 이들의 절연을 확보하고 있다. 또한, 외부 절연 부재(50)는, 덮개(14)의 설치 구멍(18)의 기밀성을 확보하고 있다. 이러한 관점에서, 내약품성이나 내후성이 우수한 재료가 사용되면 된다. 이 실시 형태에서는, 외부 절연 부재(50)에는, PFA가 사용되고 있다. PFA는, 사불화에틸렌과 퍼플루오로알콕시에틸렌의 공중합체(Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkylvinylether Copolymer)이다. 또한, 외부 절연 부재(50)에 사용되는 재료는, PFA에 한정되지 않는다.
내부 절연 부재(60)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(14)의 설치 구멍(18)의 둘레에 있어서, 덮개(14)의 내측에 장착되는 부재이다. 내부 절연 부재(60)는, 케이스 본체(12)의 내부에 배치되기 때문에, 소요의 내약품성을 구비하고 있으면 된다. 이 실시 형태에서는, 내부 절연 부재(60)에는, 폴리페닐렌술피드 수지(PPS)가 사용되고 있다. 또한, 내부 절연 부재(60)에 사용되는 재료는, PPS에 한정되지 않는다.
접속 부재(32)는, 예를 들어 대략 평판상이고, 관통 구멍(32a)과, 돌기(32b)를 구비하고 있다. 접속 부재(32)는, 내부 절연 부재(60)에 장착되는 부재이고, 외부 단자(31)와 집전체(33)를 접속하고 있다. 관통 구멍(32a)에는, 외부 단자(31)의 축부(31b)가 삽입 관통되어 있다. 관통 구멍(32a)의 주위에는, 축부(31b)가 코킹되어 있다. 돌기(32b)는, 집전체(33)의 제1 플레이트부(33a)에 마련된 관통 구멍(33a1)에 끼워 맞춰지는 부위이다. 돌기(32b)의 형상은, 관통 구멍(33a1)에 끼워 맞출 수 있는 형상이다. 이 실시 형태에서는, 덮개(14)의 내표면측에서 본 돌기(32b)의 평면 형상은, 타원형이다.
집전체(33)는, 도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이, 내부 절연 부재(60)를 통해, 덮개(14)에 설치되어 있다. 집전체(33)는, 제1 플레이트부(33a)와, 제2 플레이트부(33b)와, 단차부(33c)를 구비하고 있다. 제1 플레이트부(33a)는, 접속 부재(32)의 표면을 따라 배치되는 부위이다. 이 실시 형태에서는, 제1 플레이트부(33a)는, 대략 평판상의 부위이다. 제1 플레이트부(33a)는, 관통 구멍(33a1)을 갖고 있다. 관통 구멍(33a1)에는, 접속 부재(32)의 돌기(32b)가 끼워 맞춰진다. 관통 구멍(33a1)은, 돌기(32b)를 끼워 맞출 수 있는 형상으로 형성되어 있다. 제2 플레이트부(33b)는, 내부 절연 부재(60)에 배치되는 부위이다. 이 실시 형태에서는, 제2 플레이트부(33b)는, 대략 평판상의 부위이다. 제2 플레이트부(33b)에는, 정극 탭(21t)이 접합된다. 단차부(33c)는, 제1 플레이트부(33a)의 하나의 단부로부터 제2 플레이트부(33b)의 하나의 단부를 향하여 세워져, 양쪽 플레이트부를 연결하는 부위이다. 이 실시 형태에서는, 단차부(33c)는, 접속 부재(32)의 측벽을 따라 배치되어 있다.
도 4는, 전극 탭과 집전체의 접합을 설명하는 평면도이다. 도 3, 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전극체(20)로부터 연장된 복수의 정극 탭(21t)이 중첩된 상태에서, 제2 플레이트부(33b)의 접합면에 배치되어 있다. 상세하게는 후술하지만, 정극 탭(21t)의 돌출 선단측의 적어도 일부가, 제2 플레이트부(33b)에 용접되어, 용접부(91)가 형성되어 있다. 용접부(91)에 대해서, 나중에 더 설명한다.
특별히 한정되는 것은 아니지만, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 접속 부재(32)와 집전체(33)의 제1 플레이트부(33a) 사이에, 수지제의 퓨즈 부재(70)를 배치해도 된다. 이 경우, 집전체(33)의 제1 플레이트부(33a)에, 퓨즈 부재(70)에 마련된 돌기를 장착하는 관통 구멍(33a2)을 마련해 두면 된다(도 4 참조).
상기한 바와 같이, 이차 전지(100)의 단자 근방 구조에 관해서, 정극측을 예로 들어 설명하였다. 이차 전지(100)의 단자 근방 구조에 관해서, 부극측도 기본적으로 정극과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 또한, 정극측과 다른 구성이어도, 여기에서 개시되는 기술을 특징짓는 것이 아닌 경우, 설명을 생략하고 있다. 또한, 도 2에 있어서, 부극측의 부호 19는 「설치 구멍」이다. 또한, 도 4에 있어서, 부호 「43a」는 제1 플레이트부이고, 부호 「43b」는 제2 플레이트부이고, 부호 「43a1」은 관통 구멍이고, 부호 「92」는 용접부이다.
그런데, 전극 탭과 집전체를 레이저 용접으로 접합하는 경우, 예를 들어 전극 탭과 집전체를 중첩한 후, 용접 예정 부위에 전극 탭측으로부터 레이저를 조사하여, 전극 탭과 집전체를 용접한다. 본 발명자는, 이러한 레이저 용접에 있어서, 전극 탭과 집전체가 용접된 부위(용접부)에 보이드(용접 불량 개소)가 발생하는 것을 발견하였다. 이러한 보이드는 전지 저항을 상승시키는 요인이 될 수 있다.
도 5는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접을 설명하는 모식도이다. 여기서 개시되는 이차 전지(100)의 제조 방법에서는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 투명 재료 G와 집전체(33) 사이에, 전극 탭(21t)이 끼워 넣어진 후, 투명 재료 G를 관통하도록 레이저 LA가 조사되어서 전극 탭(21t)과 집전체(33)가 용접된다. 도 5에서는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접이 도시되어 있지만, 여기에서 개시된 용접 방법은, 부극 탭(22t)과 집전체(43)의 접합에도 적용할 수 있다(도 4 참조). 이러한 용접 방법에 의하면, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전극 탭(21t, 22t)과 집전체(33, 43)가 용접된 용접부(91, 92)에 보이드가 발생하기 어려워진다.
이 실시 형태에서는, 예를 들어 이차 전지(100)의 제조 방법은, 준비 공정, 배치 공정, 끼워 넣기 공정, 가압 공정, 용접 공정, 절곡 공정, 수용 공정, 및 밀봉 공정을 포함한다.
준비 공정에서는, 예를 들어 전극체(20)를 준비한다. 예를 들어, 정극 시트(21)와, 부극 시트(22)와, 세퍼레이터(23)를 준비하고, 종래 공지된 수순으로 전극체(20)를 제작한다. 이때, 정극 시트(21)에 마련된 복수의 정극 탭(21t)을 중첩하고, 부극 시트(22)에 마련된 복수의 부극 탭(22t)을 중첩한다.
배치 공정에서는, 예를 들어 정극 탭(21t)과 집전체(33)를 중첩한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 준비 공정에서 중첩한 복수의 정극 탭(21t)을, 집전체(33)의 제2 플레이트부(33b) 상에 배치한다(도 4 참조).
끼워 넣기 공정에서는, 예를 들어 투명 재료 G와 집전체(33) 사이에 정극 탭(21t)을 끼워 넣는다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 배치 공정 후, 제2 플레이트부(33b) 상에 배치된 복수의 정극 탭(21t)의 최상면에, 투명 재료 G를 배치한다. 이때, 예를 들어 정극 탭(21t)과 제2 플레이트부(33b)의 용접 예정 부위를 덮도록 투명 재료 G를 배치한다. 예를 들어, 정극 탭(21t)에 주름이 발생하고 있는 경우에는, 주름을 충분히 펴고 나서 투명 재료 G를 배치하는 것이 바람직하다.
투명 재료 G는, 예를 들어 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 레이저 용접에서 사용되는 종류의 레이저광을 투과할 수 있는 재료에 의해 구성될 수 있다. 투명 재료 G에 있어서의 파장 900nm 내지 1200nm(예를 들어, 1070nm)의 광선 투과율은, 예를 들어 70％ 이상이고, 바람직하게는 80％ 이상이고, 보다 바람직하게는 90％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 95％ 이상이고, 100％에 가까울수록 좋다. 투명 재료 G의 광선 투과율은, 예를 들어 시판되는 분광 광도계를 사용하여 측정할 수 있다.
투명 재료 G는, 예를 들어 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 레이저 용접의 열에 의해 손상되지 않는 재료에 의해 구성될 수 있다. 투명 재료 G로서, 정극 탭(21t) 및 집전체(33)의 재질에 따라서 적당한 것이 선택될 수 있다. 투명 재료 G로서, 예를 들어 800℃ 이상의 융점을 갖는 투명 재료가 사용된다. 예를 들어, 정극 탭(21t)과 집전체(33)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 경우, 800℃ 이상의 융점을 갖는 투명 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 레이저 용접의 열에 의한 손상을 억제하는 관점에서, 투명 재료 G의 융점은, 높을수록 좋다.
투명 재료 G는, 예를 들어 무기 재료이다. 그 중에서도, 투명 재료 G로서, 예를 들어 결정화 유리(약 800℃), 석영 유리(약 900℃), 불화바륨 유리(약 1200℃), 불화칼슘 유리(약 1400℃), 및 사파이어 유리(약 2000℃)를 적합예로서 들 수 있다. 또한, 각 재료명에 병기된 괄호 내의 온도는, 각 재료의 융점을 나타내고 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 투명 재료 G의, 정극 탭(21t)과의 접촉면 G1에 있어서의 직경 DG는, 레이저 LA의 조사 직경 DL보다도 크게 설정될 수 있다. 상기 직경 DG는, 예를 들어 투명 재료 G의 상기 접촉면에 있어서의 최소 직경이다. 레이저 LA의 조사 직경 DL은, 예를 들어 레이저 용접 장치에서 설정된 값이다. 투명 재료 G의 형상으로서는, 예를 들어 원기둥상이나 다각 기둥상을 들 수 있다. 또한, 투명 재료 G의 형상 및 치수는, 적어도 용접 예정 부위를 커버할 수 있는 것이면 되기 때문에, 상술한 것에 한정되지 않는다.
가압 공정에서는, 예를 들어 집전체(33) 상에 배치된 정극 탭(21t)을 집전체(33)에 대하여 압박한다. 예를 들어, 투명 재료 G에, 도 5 중의 화살표 P의 방향으로 소정의 압력을 부여함으로써, 정극 탭(21t)을 제2 플레이트부(33b)에 대하여 압박할 수 있다. 이와 같이, 투명 재료 G를 사용하여 정극 탭(21t)을 집전체(33)에 대하여 압박하는 수단은, 특별히 한정되지 않는다. 이러한 압박 수단으로서, 예를 들어 스프링 가압의 임의의 지그 등을 사용하면 된다. 또한, 가압 공정의 실시는 필수는 아니다. 다른 실시 형태에 있어서, 가압 공정을 생략할 수도 있다.
가압 공정에서 투명 재료 G에 부여되는 압력의 크기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 10N 내지 200N으로 설정될 수 있다. 상기 압력은, 예를 들어 100N 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
용접 공정에서는, 예를 들어 레이저를 조사하여 정극 탭(21t)과 집전체(33)를 용접한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 화살표 P의 방향으로 소정의 압력을 투명 재료 G에 압력을 부여한 상태에서, 투명 재료 G를 관통하도록, 용접 예정 부위를 향하여 레이저 LA를 조사하여, 정극 탭(21t) 및 제2 플레이트부(33b)를 용접한다. 또한, 레이저 LA의 조사 직경, 출력 등의 여러 조건은, 예를 들어 레이저 용접에 제공하는 정극 탭(21t) 및 집전체(33)의 재질, 정극 탭(21t)의 적층 수 등에 의해 적절히 설정될 수 있다.
용접 공정을 실시함으로써, 예를 들어 정극 탭(21t)과 제2 플레이트부(33b)의 용접부(91)가 형성된다. 용접부(91)는, 예를 들어 정극 탭(21t)과 집전체(33)가 용융하고 응고하여 서로 접합된 부위이다. 도 6은, 용접부(91)의 근방의 단면도이다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 용접부(91)에서는, 정극 탭(21t)이 용융하고 응고한 부분(91a)과 집전체(33)가 용융하고 응고한 부분(91b)이 연결됨으로써, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 접합(용접)이 실현되어 있다.
레이저 LA의 종류는, 특별히 한정되지 않고, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 구성 재료에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 레이저 LA의 종류로서는, YAG 레이저, CO2 레이저, 반도체 레이저, 디스크 레이저, 파이버 레이저 등을 들 수 있다. 레이저 LA의 조사 직경 DL은, 예를 들어 0.5mm 내지 1.0mm로 설정될 수 있다.
이 실시 형태에서는, 용접 공정에 있어서, 부극측에서도 마찬가지의 용접을 행하여, 부극 탭(22t)과 집전체(43)의 용접부(92)를 형성한다. 또한, 예를 들어 부극 탭(22t)과 집전체(43)가 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 경우, 1200℃ 이상의 융점을 갖는 투명 재료가 바람직하게 사용될 수 있다.
특별히 한정하는 것은 아니지만, 용접 공정의 후, 예를 들어 투명 재료 G를 다른 정극 탭(21t)과 다른 집전체(33)의 레이저 용접 시에 사용할 수 있다. 이때, 예를 들어 리사이클을 위하여 투명 재료 G(적어도 정극 탭(21t)이 접촉한 면 G1)를 세정해도 된다.
설치 공정에서는, 예를 들어 전극 탭과 동극의 집전체(33, 34)를 용접한 후, 집전체(33, 34)를 덮개(14)에 설치한다. 예를 들어, 미리 집전체(33) 및 집전체(43)를 제외한 부재를 덮개(14)에 설치한 합체물을 준비해 두고, 이러한 합체물의 내부 절연 부재(60)의 소정 부위에, 정극 탭(21t)이 용접된 집전체(33)와, 부극 탭(22t)이 설치된 집전체(43)를 설치한다.
절곡 공정에서는, 예를 들어 설치 공정에서 덮개(14)에 집전체(33, 34)를 설치한 후, 정극 탭(21t)과 부극 탭(22t)을 절곡한다. 도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이, 정극 탭(21t)과 부극 탭(22t)을 절곡하여, 전극체(20)가 케이스 본체(12)에 수용되었을 때에, 정극 탭(21t)과 부극 탭(22t)이 광폭면(12b)을 따르게 한다. 상기 절곡을 행하기 전에, 필요에 따라, 복수의 전극 탭을 묶어도 된다.
수용 공정에서는, 예를 들어 전극체(20)를 케이스 본체(12) 내에 수용한다. 예를 들어, 상기 절곡 공정 후, 전극체(20)를 미리 주머니상으로 성형한 절연 필름(29)으로 감싼다. 이어서, 절연 필름(29)으로 감싸진 상태의 전극체(20)를, 케이스 본체(12) 내에 수용한다.
밀봉 공정에서는, 예를 들어 전지 케이스(10)를 밀봉한다. 예를 들어, 전극체(20)를 수용한 후, 덮개(14)를 케이스 본체(12)의 개구(12h)에 중첩하여, 덮개(14)와 케이스 본체(12)를 용접한다.
밀봉 공정 후, 예를 들어 전지 케이스(10) 내에 종래 공지된 방법으로 전해액을 주액하고, 주액 구멍을 밀봉하여, 전지 케이스(10)를 밀폐한다. 그 후, 예를 들어 소정의 조건 하, 초기 충전 및 에이징 처리를 실시하여, 사용 가능 상태의 이차 전지(100)를 제작할 수 있다.
이와 같이, 이 실시 형태에서는, 투명 재료 G와 집전체(33)에 정극 탭(21t)이 끼워 넣어진 후, 투명 재료 G를 관통하도록 레이저 LA가 조사되어서 집전체(33)와 정극 탭(21t)이 용접되어 있다. 이 실시 형태에서는, 투명 재료 G와 집전체(33)에 정극 탭(21t)이 끼워 넣어짐으로써, 집전체(33)에 겹쳐진 정극 탭(21t) 상에 투명 재료 G가 배치되어, 집전체(33)에 정극 탭(21t)이 간극 없이 겹쳐진다. 그리고, 투명 재료 G를 관통하도록 레이저 LA가 조사됨으로써, 간극 없이 겹쳐진 집전체(33)에 정극 탭(21t)을 레이저 용접할 수 있다. 이에 의해 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 나아가서는, 이차 전지(100)의 전지 저항의 상승을 억제할 수 있다.
전극체(20)는, 정극 탭(21t)을 복수 구비하고 있다. 이 제조 방법에서는, 복수의 정극 탭(21t)을 중첩한 상태에서, 집전체(33)와 투명 재료 G 사이에 끼워 넣는다. 여기에서는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)를 간극 없이 겹칠 수 있음과 함께, 정극 탭(21t)과 집전체(33) 사이에 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 보이드가 발생하는 것을 보다 잘 억제할 수 있다.
이 제조 방법에서는, 용접 공정에 있어서, 투명 재료 G를 사용하여 100N 이상의 압력으로 정극 탭(21t)을 압박한 상태에서 레이저 LA를 조사한다. 정극 탭(21t)을 집전체(33)에 대하여 압박하기 때문에, 보다 효과적으로, 정극 탭(21t)과 집전체(33)를 간극 없이 겹칠 수 있다. 그 때문에, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 보이드가 발생하는 것을 보다 잘 억제할 수 있다.
이 제조 방법에서 사용되는 투명 재료 G의, 정극 탭(21t)과의 접촉면 G1의 직경 DG는, 레이저 LA의 조사 직경 DL보다도 크다. 레이저 LA를 조사하는 부위(예를 들어 용접 예정 부위)를 투명 재료 G로 커버할 수 있기 때문에, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 있어서의 보이드 발생 억제 효과를 보다 잘 실현할 수 있다.
이 제조 방법은, 용접 후, 투명 재료 G의 정극 탭(21t)과의 접촉면(면 G1)을 세정하는 것을 포함한다. 투명 재료 G의 면 G1을 세정함으로써, 투명 재료 G를 리사이클할 수 있다. 또한, 세정에 의해 용접 시의 부착물을 제거함으로써, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 있어서의 보이드 발생 억제 효과를 보다 잘 실현할 수 있다.
이 제조 방법에서는, 투명 재료 G로서, 800℃ 이상의 융점을 갖는 투명 재료가 사용된다. 레이저 조사 중에 있어서의 투명 재료 G의 파손을 억제하고, 보다 안정적인 레이저 용접을 실현할 수 있다.
이 제조 방법에서는, 투명 재료 G로서, 결정화 유리, 석영 유리, 불화바륨 유리, 불화칼슘 유리 및 사파이어 유리 중 적어도 1종의 투명 재료를 사용한다. 이러한 재질의 투명 재료 G는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 있어서의 보이드 발생 억제 효과를 실현하는 데 적합하다.
이 제조 방법을 실시하면, 이차 전지(100)를 제조할 수 있다. 이차 전지(100)에서는, 정극 탭(21t)은, 집전체(33)에 레이저 용접되어 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에서는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)가, 간극 없이 겹쳐진 상태에서 용접되어 있다. 용접부(91)에 있어서, 정극 탭(21t)과 집전체(33)가 간극 없이 겹쳐진 상태에서 용접되어 있는 것은, 예를 들어 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 중첩 방향을 따른 단면을 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)으로 관찰함으로써 확인될 수 있다. 예를 들어, 상기 SEM 관찰을 행하면, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 보이드가 관찰되지 않는다(상세하게는, 후술하는 시험예 참조). 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 있어서의 보이드의 발생이 억제되어 있음으로써, 이차 전지(100)의 전지 저항의 상승이 억제될 수 있다.
또한, 이차 전지(100)에서는, 전극체(20)는, 정극 탭(21t)을 복수 구비하고 있다. 복수의 정극 탭(21t)은, 중첩된 상태에서 집전체(33)에 용접되어 있다. 여기에서는, 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 용접부(91)에 있어서의, 보이드의 발생이 보다 잘 억제되어 있다.
이차 전지(100)는, 각종 용도에 이용 가능하지만, 예를 들어 승용차, 트럭 등의 차량에 탑재되는 모터용의 동력원(구동용 전원)으로서 적합하게 사용할 수 있다. 차량의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자동차(BEV) 등을 들 수 있다.
이하, 본 발명자가 행한, 여기에서 개시되는 이차 전지의 제조 방법에 있어서의 정극 탭(21t)과 집전체(33)의 레이저 용접의 일 시험예를 설명한다.
<실시예>
전극 탭으로서의 60매의 알루미늄박(A1050, 두께: 15㎛)과, 집전체로서의 알루미늄판(A1050, 두께: 800㎛)과, 투명 재료로서의 원기둥상(직경: 10mm)의 사파이어 유리를 준비하였다. 알루미늄박을 중첩하여, 알루미늄판 상에 배치하였다. 이어서, 중첩된 알루미늄박의 최상면에, 사파이어 유리를 배치하고, 알루미늄박을, 알루미늄판과 사파이어 유리 사이에 끼워 넣었다. 이어서, 사파이어 유리 상에 스프링 가압용이 임의의 지그를 사용하여, 100N의 압력으로, 알루미늄박을 알루미늄판에 대하여 압박하였다. 이렇게 압박한 상태에서, 사파이어 유리를 관통하도록 파이버 레이저(파장: 1070nm, 조사 직경: 0.6mm)를 조사하여, 알루미늄박과 알루미늄판을 용접하였다.
<비교예>
사파이어 유리를 사용하지 않았다. 그 때문에, 사파이어 유리와 알루미늄판 사이에 알루미늄박을 끼워 넣지 않았다. 그 이외는, 실시예와 마찬가지의 재료 및 수순을 사용하여 알루미늄박과 알루미늄판을 용접하였다.
용접 후, 실시예 및 비교예의 알루미늄박과 알루미늄판의 용접 부위의 단면을, SEM으로 관찰하였다. 관찰 배율은, 50배였다. 도 7은, 실시예의 SEM 관찰 상이다. 도 8은, 비교예의 SEM 관찰 상이다. 도 7, 8에 기재된 스케일 바는, 200㎛를 나타내고 있다. 도 7, 8에 대해서, 도면 중의 좌측 상단에 있는 적층 구조는 적층된 알루미늄박이다. 당해 적층 구조의 하측에는, 알루미늄판이 도시되어 있다(도면 중의 좌측 하단). 당해 적층 구조의 우측에는, 알루미늄박과 알루미늄판의 용접부가 도시되어 있다(도면 중의 우측 상단).
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 사파이어 유리와 알루미늄판 사이에 알루미늄박을 끼워 넣은 후, 사파이어 유리를 관통하도록 레이저를 조사하여 알루미늄박과 알루미늄판을 용접한, 실시예에서는, 알루미늄박과 알루미늄판의 용접부에 있어서, 알루미늄박과 알루미늄판 사이에서 보이드의 발생이 억제되어 있었다. 한편, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 사파이어 유리를 사용하지 않은 비교예에서는, 알루미늄박과 알루미늄판의 용접부에 있어서, 보이드의 발생이 관찰되었다.
이상, 여기서 개시되는 기술의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 정극측 및 부극측 모두에서 투명 재료 G를 사용한 전극 탭과 집전체의 용접을 행하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 정극측 및 부극측 중 어느 적어도 한쪽에서, 투명 재료 G를 사용한 전극 탭과 집전체의 용접을 행하면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전지 케이스(10)에 수용한 전극체(20)는, 하나였다. 그러나, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 2개의 전극체(20)를 수용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 2개의 전극체(20)는, 집전체(33) 및 집전체(43)에 대하여 정극 탭(21t)과 부극 탭(22t)을 향하여 대칭으로 배치된다(도 4 참조). 그리고, 정극 탭(21t)과 부극 탭(22t)은, 집전체(33) 및 집전체(43)에 겹쳐져서 접합된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전극체(20)의 전극 시트의 짧은 변 방향에 있어서의 동일한 단부에 정극 탭(21t) 및 부극 탭(22t)이 마련되어 있었다. 그러나, 이것에 한정되지 않는다. 상기 짧은 변 방향의 한쪽의 단부에 정극 탭(21t)이 마련되고, 다른 쪽의 단부에 부극 탭(22t)이 마련되어도 된다.
또한, 전극체(20)의 형상은, 상술한 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 전극 탭이, 시트 짧은 변 방향의 하나의 단부로부터 돌출된 직사각 형상의 전극 탭이었다. 그러나, 전극 탭은, 예를 들어 시트 짧은 변 방향의 하나의 단부에 있어서, 시트 긴 변 방향을 따라서 띠상으로 마련된 활물질층 미형성부여도 된다. 예를 들어, 이러한 활물질층 미형성부를 갖는 정극 시트 및 부극 시트를, 세퍼레이터를 개재시키면서, 시트 짧은 변 방향의 편측에 정극 활물질층 미형성부가 돌출되고, 다른 한쪽에 부극 활물질층 미형성부가 돌출되도록 중첩하여 권회한다. 그리고, 정부극의 활물질층 미형성부를 집전박으로 하여, 각각 정부극 집전체와 용접한다. 이러한 형상의 권회 전극체를 사용해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 전극체(20)는, 권회 전극체였다. 그러나, 이것에 한정되지 않는다. 전극체(20)는, 직사각형 시트상의 정극 시트와 직사각형 시트상의 부극 시트가, 직사각형 시트상의 세퍼레이터를 통해 적층된 적층 전극체여도 된다.
10: 전지 케이스
20: 전극체
21: 정극 시트
21a: 정극 집전박
21b: 정극 활물질층
21t: 정극 탭
22: 부극 시트
22a: 부극 집전박
22b: 부극 활물질층
22t: 부극 탭
23: 세퍼레이터
29: 절연 필름
30: 정극 단자
31: 외부 단자
32: 접속 부재
33: 집전체
40: 부극 단자
41: 외부 단자
42: 접속 부재
43: 집전체
50: 외부 절연 부재
60: 내부 절연 부재
91, 92: 용접부
100: 이차 전지

Claims (9)

  1. 전극 탭을 갖는 전극체와,
    상기 전극 탭을 통해 상기 전극체와 전기적으로 접속된 집전체
    를 구비하는 이차 전지의 제조 방법이며,
    투명 재료와 상기 집전체 사이에 상기 전극 탭을 끼워 넣은 후, 해당 투명 재료를 관통하도록 레이저를 조사하여 상기 전극 탭과 상기 집전체를 용접하는 것
    을 포함하는, 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극체는, 상기 전극 탭을 복수 구비하고 있고,
    복수의 상기 전극 탭을 중첩한 상태에서, 상기 집전체와 상기 투명 재료 사이에 끼워 넣는, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용접에 있어서, 상기 투명 재료를 사용하여 100N 이상의 압력으로 상기 전극 탭을 압박한 상태에서 레이저를 조사하는, 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 재료의, 상기 전극 탭과의 접촉면의 직경은, 상기 레이저의 조사 직경보다도 큰, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 후, 상기 투명 재료의 상기 전극 탭과의 접촉면을 세정하는 것을 포함하는, 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 재료로서, 800℃ 이상의 융점을 갖는 투명 재료가 사용되는, 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 재료로서, 결정화 유리, 석영 유리, 불화바륨 유리, 불화칼슘 유리, 또는 사파이어 유리가 사용되는, 제조 방법.
  8. 전극 탭을 갖는 전극체와,
    상기 전극 탭을 통해 상기 전극체와 전기적으로 접속된 집전체
    를 구비하는 이차 전지이며,
    상기 전극 탭은, 상기 집전체에 레이저 용접되어 있고,
    상기 전극 탭과 상기 집전체의 용접부에서는, 상기 전극 탭과 상기 집전체가, 간극 없이 겹쳐진 상태에서 용접되어 있는, 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전극체는, 상기 전극 탭을 복수 구비하고 있고,
    복수의 상기 전극 탭은, 중첩된 상태에서 상기 집전체에 용접되어 있는, 이차 전지.
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